Dispositif de commande de soupape pour moteurs à combustion. interne. L'objet de l'invention est un dispositif de commande de soupape pour moteurs à combustion interne.
Il est caractérisé par le fait que pour la fermeture de la soupape, il comporte une came destinée à amener la soupape jusqu'à proximité immédiate de son siège, sans l'aide d'un organe élastique, une seconde came et un organe élastique appliquant ensuite la soupape sur son siège.
Le dessin annexé représente, à titre d'exem ple, une forme d'exécution du dispositif de commande selon l'invention.
La fig. 1 en est une élévation latérale; Les fig. 2 et 3 sont un plan et une vue latérale d'un culbuteur que comprend ce dis positif; Les fig. 4 et 5 sont une élévation latérale et un plan des deux cames; Les fig. 6 et 7 sont deux vues d'un détail. Le dispositif représenté est appliqué à une soupape 20 comportant une tête 21, s'appliquant de bas en haut sur un siège 22, et une tige 14 à axe vertical. La tige 14 est vissée dans une chape 13 servant à la relier à un culbuteur 2-3 et y est maintenue en place par un contre-écrou 15.
Le culbuteur 2-3 actionnant la soupape 20 a la forme d'un levier coudé et oscille sur un axe 1. Ses bras gauche 2, droit 3, sont munis de galets 4, 5 roulant sur le pourtour d'une came 24 assurant l'ouverture et la fermeture de la soupape 20. Son bras droit présente, à son extrémité libre, un loge ment allongé 11, ouvert à l'une de ses ex trémités et recevant un axe 13a à deux plats 23; celui-ci relie la chape 13 au cul buteur 2-3 et peut coulisser dans le loge ment 11 suivant la longueur de celui-ci.
Le bras 3 du culbuteur 2-3 porte laté ralement, entre le point d'attaque de la sou pape et l'axe de basculement, un bossage creux 8 dans lequel coulisse un poussoir 70 prenant appui par une tête arrondie sur une came 6 de l'arbre 7 sous l'action d'un ressort 9. La came 6, le poussoir 10, le, ressort 9 ser vent à appliquer la soupape 20 sur son siège 22 une fois qu'elle a été amenée à proximité immédiate de celui-ci par la came 24 et le galet 5. Ce poussoir 10 est muni d'une tige 16 portant un écrou et un contre-écrou 17 qui viennent buter contre le fond du bossage 8 pour limiter la course du poussoir dans la direction de la came 6.
Les deux cames 6, 24 sont venues de fabrication avec l'arbre à came 7. Le pour tour de la came 24 a la forme générale d'un trapèze symétrique à angles arrondis et se compose d'une partie centrale 24a en forme d'arc de cercle de rayon relativement petit, de deux parties rectilignes 24b, 24c, d'une partie périphérique 24d de forme curviligne convexe ayant le même rayon, relativement grand, sur une grande fraction de sa lon gueur; la largeur de la partie 24d est plus grande que la largeur maximum de la partie 24a. De son côté, le pourtour de la came 6 a une forme symétrique et se compose d'un arc de cercle 6a dont le rayon de courbure est relativement petit, d'un arc de cercle 6b, opposé, dont le rayon de courbure est rela tivement grand et de courbes de raccorde ment 6c, 6d.
Le rayon maximum du pour tour de la came 24 est un peu plus petit que le rayon maximum du pourtour de la came 6. La came 24 et le culbuteur 2--3 sont établis de manière qu'ils amènent la tête 21 de la soupape 20 à une petite dis tance, 0,1 ou 0,2 mm par exemple, du siège 22. D'autre part, il existe un petit jeu, 0,1 à 0,2 mm par exemple, entre les galets 4, 5 et la came 24, lorsqu'ils sont tous en prise les uns avec les autres, pour tenir compte de l'usure, dé la dilatation, etc.
Le fonctionnement de la forme d'exécu tion décrite est le suivant, l'arbre 7 tournant dans le sens de la flèche 30 de la fig. 1: .A la position des parties représentées sur cette fig. 1, le galet 4 est en contact avec la partie 24b et le galet 5 avec l'extrémité antérieure de la partie 24d de la came 24;
le galet 5 parcourt ensuite cette partie 24d qui oblige le culbuteur 2-3 à basculer sur l'axe 1 dans le sens opposé au mouvement des aiguilles d'une montre et à amener par suite la tête 21 de la soupape 20 à une petite distance du siège 22. Mais le poussoir 10 prend alors appui sur la partie 6a de la came 6, si bien que le ressort 9 force le culbuteur 2-3 à se mouvoir un peu plus loin dans le même sens et à appliquer la tête 21 sur le siège 22 de façon élastique: La soupape 20 est ainsi complètement fermée.
L'arbre 7 continue à tourner dans le même sens, si bien qu'il arrive un moment où le galet 5 se trouve en présence succes sivement des parties 24b, 24a de la came 24, ce qui permet au culbuteur 2-3 de basculer dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre sur l'arbre 1; le pous soir 10, dont la course est limitée vers le bas par l'écrou et le contre-écrou 17, cesse momentanément de se trouver en contact avec la came 6. D'autre part, la partie 24c de la carne 24, puis la partie 24d viennent en prise avec le galet 4, ce qui fait basculer le culbuteur 2-3 dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre et ouvre la sou pape 20.
Les mêmes opérations recommencent alors et ainsi de suite.
Supposons maintenant que le moteur au quel la forme d'exécution décrite est appli quée comporte plusieurs cylindres ayant chacun une soupape d'admission par exemple com mandée par un tel . dispositif. Lorsque les cames 6, 24 de l'un des cylindres occupent momentanément les positions que montre la fig. 1; il peut se faire que le moteur tourne en arrière, en sens opposé de la flèche 30, par suite d'un retour,<B>dû</B> par exemple à un allumage intempestif; aucun incident ne se produit dans le cylindre considéré par suite des positions respectives de la soupape et du piston correspondants.
Par contre, il peut arriver dans un autre cylindre, pour lequel les cames 6, 24 sont momentanément aux positions indiquées sur la fig. 4, que la sou pape soit ouverte par la came 24 alors que le piston s'approche de son point mort voisin de cette soupape., ce qui risque d'amener une collision entre piston et soupape et par suite un accident. Celui-ci est cependant évité dans tous les cas par la forme d'exécution décrite.: En effet, si l'arbre 7 se meut à ce moment dans le sens de la flèche 31 de la fig. 4, la came 6 soulève le poussoir 10, ce qui oblige le culbuteur 2-3 à basculer sur son axe 1 en sens opposé du mouvement des aiguilles d'une montre et à fermer la soupape 20; celle-ci ne peut donc se trouver dans l'espace balayé par le piston.
Le dispositif de commande décrit présente divers avantages: Il permet d'actionner la soupape 20 à grande vitesse aussi bien pour l'ouverture que pour la fermeture, puisque cet actionne- ment a lieu desmodromiquement, ce qui est important en particulier pour les moteurs à vitesses élevées: il ne comporte pas de ressort puissant servant à assurer à lui seul une fermeture rapide et complète de la soupape et néces sitant par suite un effort élevé de la part du dispositif pour vaincre sa résistance lors de l'ouverture de la soupape;
grâce au fait qu'il n'y a pas de ressort puissant devant assurer à lui seul la ferme ture de la soupape et qu'il n'est pas néces saire de le comprimer d'une façon très pro gressive, on peut donner au pourtour de la came 24 une forme telle qu'il produise rapi dement l'ouverture de la soupape et la main tienne longtemps; dans ces conditions rien ne s'oppose à ce que la largeur de la partie 24d soit grande et soit même plus grande que la largeur maximum de la partie 24a, contrairement à ce qui se fait généralement; la soupape se ferme néanmoins de façon complète et élastique sous l'action du ressort 9, de faible puissance; du fait de cette fermeture complète de façon élastique, il n'y a pas matage de la tête 20 ou du siège 22;
le poussoir 10 n'est en prise avec la came 6 que sur une partie du pourtour de celle-ci; une fermeture de la soupape est assurée par la came 6, le ressort 9, le poussoir 10 au cas où le moteur tourne en arrière par incident et où le piston correspondant se meut dans la direction de cette soupape; le ressort 9 forme amortisseur de chocs et de vibrations; comme le poussoir 10 et son ressort 9 sont montés directement sur le bras droit 3 du culbuteur 2-3, ils suivent sans difficulté et sans complication mécanique les mouve ments de ce bras; le réglage de la soupape 20 a lieu simple ment en desserrant le contre-écrou 15 en faisant tourner dans un sens ou dans l'autre la tige 14 dans la chape 13 et en resserrant ensuite ce contre-écrou 15.
Les cames 6, 24 peuvent ne pas être venues de fabrication l'une avec l'autre et avec l'arbre 7.
Le dispositif de commande décrit peut s'appliquer aussi bien aux soupapes d'ad mission qu'aux soupapes d'échappement. Il peut être utilisé pour les moteurs à combus tion interne de tous genres.
Valve control device for combustion engines. internal. The object of the invention is a valve control device for internal combustion engines.
It is characterized by the fact that for the closing of the valve, it comprises a cam intended to bring the valve to the immediate proximity of its seat, without the aid of an elastic member, a second cam and an elastic member applying then the valve on its seat.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the control device according to the invention.
Fig. 1 is a side elevation; Figs. 2 and 3 are a plan and a side view of a rocker that this positive said comprises; Figs. 4 and 5 are a side elevation and a plane of the two cams; Figs. 6 and 7 are two views of a detail. The device shown is applied to a valve 20 comprising a head 21, applied from bottom to top on a seat 22, and a rod 14 with a vertical axis. The rod 14 is screwed into a yoke 13 serving to connect it to a rocker arm 2-3 and is held there by a lock nut 15.
The rocker arm 2-3 actuating the valve 20 has the form of an angled lever and oscillates on an axis 1. Its left arms 2, right 3, are provided with rollers 4, 5 rolling on the periphery of a cam 24 ensuring the opening and closing of the valve 20. Its right arm has, at its free end, an elongated housing 11, open at one of its ends and receiving a pin 13a with two flats 23; this connects the yoke 13 to the goal scorer 2-3 and can slide in the housing 11 along the length of the latter.
The arm 3 of the rocker arm 2-3 carries laterally, between the point of attack of the valve and the tilting axis, a hollow boss 8 in which slides a pusher 70 supported by a rounded head on a cam 6 of the shaft 7 under the action of a spring 9. The cam 6, the pusher 10, the, spring 9 are used to apply the valve 20 on its seat 22 once it has been brought into the immediate vicinity of that here by the cam 24 and the roller 5. This pusher 10 is provided with a rod 16 carrying a nut and a locknut 17 which abut against the bottom of the boss 8 to limit the stroke of the pusher in the direction of the cam 6.
The two cams 6, 24 are manufactured with the camshaft 7. The turn of the cam 24 has the general shape of a symmetrical trapezoid with rounded angles and consists of a central part 24a in the form of a arc of a circle of relatively small radius, of two rectilinear parts 24b, 24c, of a peripheral part 24d of convex curvilinear shape having the same radius, relatively large, over a large fraction of its length; the width of the part 24d is greater than the maximum width of the part 24a. For its part, the periphery of the cam 6 has a symmetrical shape and consists of an arc of a circle 6a whose radius of curvature is relatively small, of an arc of a circle 6b, opposite, of which the radius of curvature is rela tively large and of connecting curves 6c, 6d.
The maximum radius of the circumference of the cam 24 is a little smaller than the maximum radius of the circumference of the cam 6. The cam 24 and the rocker arm 2--3 are set so that they bring the head 21 of the valve 20 at a small distance, 0.1 or 0.2 mm for example, from the seat 22. On the other hand, there is a small play, 0.1 to 0.2 mm for example, between the rollers 4, 5 and the cam 24, when they are all in engagement with each other, to account for wear, expansion, etc.
The operation of the embodiment described is as follows, the shaft 7 rotating in the direction of arrow 30 in FIG. 1:. At the position of the parts shown in this fig. 1, the roller 4 is in contact with the part 24b and the roller 5 with the front end of the part 24d of the cam 24;
the roller 5 then traverses this part 24d which forces the rocker arm 2-3 to switch on the axis 1 in the direction opposite to the movement of the needles of a watch and to bring consequently the head 21 of the valve 20 to a small distance seat 22. But the pusher 10 then rests on part 6a of the cam 6, so that the spring 9 forces the rocker arm 2-3 to move a little further in the same direction and to apply the head 21 on the seat 22 resiliently: The valve 20 is thus completely closed.
The shaft 7 continues to rotate in the same direction, so that there comes a moment when the roller 5 is successively in the presence of the parts 24b, 24a of the cam 24, which allows the rocker arm 2-3 to tilt. clockwise on shaft 1; the push button 10, the stroke of which is limited downwards by the nut and the locknut 17, momentarily ceases to be in contact with the cam 6. On the other hand, the part 24c of the cam 24, then part 24d engages roller 4, which rocks rocker arm 2-3 clockwise and opens valve 20.
The same operations then start again and so on.
Let us now suppose that the engine to which the embodiment described is applied comprises several cylinders each having an intake valve for example controlled by such. device. When the cams 6, 24 of one of the cylinders momentarily occupy the positions shown in FIG. 1; it may happen that the engine rotates backwards, in the opposite direction of the arrow 30, following a return, <B> due </B> for example to an untimely ignition; no incident occurs in the cylinder in question as a result of the respective positions of the corresponding valve and piston.
On the other hand, it can happen in another cylinder, for which the cams 6, 24 are momentarily at the positions indicated in fig. 4, that the valve is opened by the cam 24 as the piston approaches its dead center near this valve., Which risks causing a collision between piston and valve and consequently an accident. This is however avoided in all cases by the embodiment described: Indeed, if the shaft 7 is moving at this time in the direction of arrow 31 of FIG. 4, the cam 6 lifts the pusher 10, which forces the rocker arm 2-3 to tilt on its axis 1 in the opposite direction of clockwise movement and to close the valve 20; the latter cannot therefore be located in the space swept by the piston.
The described control device has various advantages: It enables the valve 20 to be actuated at high speed both for opening and for closing, since this actuation takes place desmodromically, which is particularly important for high speed engines. high speeds: it does not include a powerful spring serving to ensure on its own a rapid and complete closing of the valve and consequently requiring a high force on the part of the device to overcome its resistance during the opening of the valve;
thanks to the fact that there is no powerful spring which alone must ensure the closing of the valve and that it is not necessary to compress it in a very progressive manner, the the periphery of the cam 24 has a shape such that it rapidly produces the opening of the valve and the hand holds for a long time; under these conditions nothing prevents the width of part 24d from being large and even greater than the maximum width of part 24a, contrary to what is generally done; the valve nevertheless closes completely and resiliently under the action of the spring 9, of low power; due to this complete elastic closure, there is no matting of the head 20 or of the seat 22;
the pusher 10 is engaged with the cam 6 only on a part of the periphery thereof; a closing of the valve is ensured by the cam 6, the spring 9, the pusher 10 in the event that the engine rotates backwards by incident and the corresponding piston moves in the direction of this valve; the spring 9 forms a shock and vibration damper; as the pusher 10 and its spring 9 are mounted directly on the right arm 3 of the rocker arm 2-3, they follow the movements of this arm without difficulty and without mechanical complication; the adjustment of the valve 20 takes place simply by loosening the lock nut 15 by rotating in one direction or the other the rod 14 in the yoke 13 and then tightening this lock nut 15.
The cams 6, 24 may not have been manufactured with each other and with the shaft 7.
The control device described can be applied to both the inlet valves and the exhaust valves. It can be used for internal combustion engines of all types.